Question

某同學(xué)進(jìn)行實驗研究時，欲配制1.0mol•L^-1Ba(OH)₂溶液，但只找到在空氣中暴露已久的Ba(OH)₂·8H₂O試劑（化學(xué)式量：315）。在室溫下配制溶液時發(fā)現(xiàn)所取試劑在水中僅部分溶解，燒杯中存在大量未溶物。為探究原因，該同學(xué)查得Ba(OH)₂·8H₂O在283K、293K和303K時的溶解度（g/100g H₂O）分別為2.5、3.9和5.6。

（1）燒杯中未溶物可能僅為BaCO₃，理由是                                      。

（2）假設(shè)試劑由大量Ba(OH)₂·8H₂O和少量BaCO₃組成，設(shè)計實驗方案，進(jìn)行成分檢驗。在答題卡上寫出實驗步驟、預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論。（不考慮結(jié)晶水的檢驗；室溫時BaCO₃飽和溶液的pH=9.6）

限選試劑及儀器：稀鹽酸、稀硫酸、NaOH溶液、澄清石灰水、pH計、燒杯、試管、帶塞導(dǎo)氣管、滴管

實驗步驟	預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論
步驟1：取適量試劑于潔凈燒杯中，加入足量蒸餾水，充分?jǐn)嚢�，靜置，過濾，得濾液和沉淀。
步驟2：取適量濾液于試管中，滴加稀硫酸。
步驟3：取適量步驟1中的沉淀于是試管中，           。
步驟4：

（3）將試劑初步提純后，準(zhǔn)確測定其中Ba(OH)₂·8H₂O的含量。實驗如下：

①配制250ml 約0.1mol•L^-1Ba(OH)₂溶液：準(zhǔn)確稱取w克試樣，置于燒杯中，加適量蒸餾水，           ，將溶液轉(zhuǎn)入            ，洗滌，定容，搖勻。

②滴定：準(zhǔn)確量取25.00ml所配制Ba(OH)₂溶液于錐形瓶中，滴加指示劑，將           （填“0.020”、“0.05”、“0.1980”或“1.5”）mol•L^-1鹽酸裝入50ml酸式滴定管，滴定至終點，記錄數(shù)據(jù)。重復(fù)滴定2次。平均消耗鹽酸Vml。

③ 計算Ba(OH)₂·8H₂O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=       （只列出算式，不做運(yùn)算）

（4）室溫下，     (填“能”或“不能”) 配制1.0 mol•L^-1Ba(OH)₂溶液

Answer 1

【解析】本題考察常見的實驗步驟的設(shè)計、儀器和試劑的選擇、一定物質(zhì)的量濃度的配制以及有關(guān)計算。

（1）Ba(OH)₂屬于強(qiáng)堿，易吸收空氣中的水蒸氣和CO₂形成難溶的BaCO₃沉淀，因此長時間暴露在空氣中時Ba(OH)₂就有可能轉(zhuǎn)化為BaCO₃。

（2）Ba(OH)₂易溶于水，所以濾液中含有Ba^2＋，因此滴加稀硫酸使會產(chǎn)生白色沉淀BaSO₄；要想驗證沉淀為BaCO₃，可以利用其能與酸反應(yīng)產(chǎn)生能使澄清石灰水變渾濁的CO₂氣體；為進(jìn)一步證明試劑是是否還有Ba(OH)₂·8H₂O，可以取步驟1中的濾液，用pH計測其pH值，若pH＞9.6，即證明濾液不是純BaCO₃溶液，即證明是由大量Ba(OH)₂·8H₂O和少量BaCO₃組成，假設(shè)成立。

（3）①由于試樣中含有難溶性的BaCO₃，因此加水溶解后要過濾，且冷卻后在轉(zhuǎn)移到250ml容量瓶中；

②Ba(OH)₂溶液的濃度約為0.1mol•L^-1，體積是25ml，由于酸式滴定管的容量是50ml，因此鹽酸的濃度至少應(yīng)該是0.1 mol•L^-1的，若鹽酸的濃度過大，反應(yīng)過快，不利于控制滴定終點，所以選擇0.1980 mol•L^-1的鹽酸最恰當(dāng)。

③消耗鹽酸的物質(zhì)的量是0.1980×V×10^－3mol，所以25.00ml溶液中含有Ba(OH)₂的物質(zhì)的量是，所以w克試樣中Ba(OH)₂的質(zhì)量是，故Ba(OH)₂·8H₂O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=。

（4）若配制1L1.0 mol•L^-1Ba(OH)₂溶液，則溶液中溶解的Ba(OH)₂·8H₂O的質(zhì)量是315g，所以此時的溶解度約是 g/100g H₂O，而在常溫下Ba(OH)₂·8H₂O是3.9 g/100g H₂O，顯然不可能配制出1.0 mol•L^-1Ba(OH)₂溶液。

【答案】（1）由于Ba(OH)₂·8H₂O與收空氣中的CO₂反，所取試劑大部分已變質(zhì)為BaCO₃，未變質(zhì)的Ba(OH)₂·8H₂O在配制溶液時能全部溶解。

（2）

實驗步驟	預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論
步驟1：取適量試劑于潔凈燒杯中，加入足量蒸餾水，充分?jǐn)嚢�，靜置，過濾，得濾液和沉淀。
步驟2：取適量濾液于試管中，滴加稀硫酸。	出現(xiàn)白色沉淀，說明該試劑中有Ba2+存在
步驟3：取適量步驟1中的沉淀于是試管中，滴加稀鹽酸，連接帶塞導(dǎo)氣管將產(chǎn)生的氣體導(dǎo)入澄清石灰水中。	澄清石灰水變混濁。說明該試劑中含有BaCO3
步驟4：取步驟1中的濾液于燒杯中，用pH計測定其pH值。	PH值明顯大于9.6，說明該試劑中含有Ba(OH)2。